3D-druckbare Drohne - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

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Das Fliegen einer Drohne kann Spaß machen, aber was ist mit dem Fliegen einer von Ihnen entworfenen Drohne?

Für dieses Projekt werde ich eine Drohne in Form eines Fallschirmspringers herstellen, aber Sie können Ihrer Kreativität freien Lauf lassen und eine Drohne in Form einer Spinne, eines Dinosauriers, eines Stuhls oder was auch immer Sie sich vorstellen können, entwerfen.

Das Entwerfen einer eigenen Drohne kann ziemlich schwierig sein und es kann ein paar gedruckte Rahmen dauern, bis alles funktioniert und passt (Sie können einen Lötkolben verwenden, um kleine Fehler zu korrigieren). Ich empfehle dringend, Ihre Drohne vor dem Drucken in Ihrem CAD-Programm zu "zusammenbauen", um auf Fehler zu überprüfen (anstelle von Rotoren können Sie eine Scheibe mit dem gleichen Radius verwenden, um mögliche Kollisionen zu überprüfen).

Lieferungen:

Materialliste:

• Flugsteuerung (das Gehirn Ihrer Drohne)
• Vier bürstenlose Motoren (zwei im Uhrzeigersinn, zwei gegen den Uhrzeigersinn)
• Vier Propeller
• Elektronischer Drehzahlregler (ESC)
• RC-Empfänger und Sender
• Batterie
• M3-Schrauben, Muttern und Distanzstücke aus Nylon
• Elastische Bänder und Tape
• Wahlweise: GPS, Kamera, Sonar oder LEDs

Notwendige Werkzeuge:

• 3D Drucker
• Lötkolben
• Schraubendreher
• Zange

Schritt 1: Entwerfen Sie Ihre Drohne

Für dieses Projekt verwende ich Tinkercad, aber Sie können jedes beliebige 3D-CAD-Programm auswählen, solange Sie es auf Ihren 3D-Drucker exportieren können. Vor dem Start habe ich die Rastermaße auf die maximalen Abmessungen meines 3D-Druckers geändert, damit ich leicht sehen kann, ob er passt oder nicht.

Sie können Ihre Drohne in jeder beliebigen Form gestalten, solange die Struktur ausreichend stabil ist und Sie alle erforderlichen Hardwarekomponenten am Rahmen montieren können. Achten Sie bei der Positionierung der Motoren auf den Rotordurchmesser, damit Ihre Propeller nicht miteinander oder mit der Struktur Ihrer Drohne kollidieren.

Ebenfalls:

• Berücksichtigen Sie die Lage der Stecker und Kabel, damit Sie genügend Platz haben.
• Stellen Sie sicher, dass Ihre Schrauben passen (richtiger Durchmesser und Länge).
• Stellen Sie sicher, dass Sie den USB-Anschluss Ihres Flugcontrollers erreichen können, um Einstellungen zu ändern.
• Bestimmen Sie den Ort für die Montage des RC-Empfängers und des Akkus (und optional einer Kamera und eines GPS).

Für dieses Projekt entwerfe ich eine Drohne in Form eines Fallschirmspringers, der durch die Luft fliegt. Die Motoren werden an seinen Händen und Füßen montiert und der Flugregler befindet sich im Körper. Das erste Bild ist ein Screenshot von Tinkercad mit dem Design des Fallschirmspringers und der Motorhalterungen bereits fertig.

Um den Motor am Rahmen zu montieren, benötige ich 4 Löcher für Schrauben und ausreichend Platz für die Kabel, überprüfen Sie die Motorspezifikationen für die Größe und Position dieser Löcher (2. Bild sind die Abmessungen für meinen Motor). Außerdem habe ich in der Mitte der Schrauben ein Loch für die Achse des Motors angebracht. In der Datei 'Motorholes.stl' findest du die richtigen Abmessungen der Löcher meines Motors. Um diese Löcher mit Tinkercad zu Ihrer Drohne hinzuzufügen, können Sie das Material einfach in "Loch" ändern und es an die Stelle verschieben, an der Sie Ihren Motor platzieren möchten. Als nächstes wählen Sie das Lochobjekt und das Objekt aus, in das Sie die Löcher einfügen möchten, und gruppieren Sie sie (Strg + G).

Zur Montage des Flugreglers und 4-in-1-Reglers, die beide 20x20mm groß sind und stapelbar sind, habe ich vier Löcher im Körper des Fallschirmspringers im Abstand von 2 cm (von Mitte zu Mitte) angebracht.

Als nächstes fügte ich einige Löcher an den Schultern und oberen Beinen (3. Bild) für das Fahrwerk und die obere Abdeckung hinzu und druckte den Rahmen (4. und 5. Bild).

Schließlich habe ich die obere Abdeckung (letztes Bild) für die Drohne entworfen, die den Akku und den Empfänger trägt, und auch diesen Teil gedruckt.

Ich habe diesem Schritt die stl-Dateien für den Rahmen (SkydiverDroneFrame.stl) und die Akkuhalterung (SkydiverBatteryMount.stl) hinzugefügt. Wenn Sie mein Design drucken möchten, überprüfen Sie zuerst, ob alle Löcher für Ihr Setup geeignet sind.

Schritt 2: Montage

Zuerst habe ich alle Motoren an den Regler gelötet. Die beiden Motoren im Uhrzeigersinn (CW) sollten sich gegenüberliegen und die beiden auch gegen den Uhrzeigersinn (CCW) (siehe erstes Bild). Als nächstes montieren Sie den Regler und die Motoren am Rahmen. Dreht sich einer der Motoren in die falsche Richtung, können Sie zwei Drähte vertauschen oder dies in den Einstellungen ändern (sofern vom ESC unterstützt). Wenn Sie die Motordrehrichtung überprüfen, tun Sie dies ohne Propeller!

Mein ESC läuft mit Dshot600 und kann die Motorrichtung über die Einstellungen ändern. Dazu müssen Sie zunächst den Regler mit dem Flugregler verbinden und den Flugregler über USB mit Ihrem PC verbinden. Als nächstes starten Sie BLHeliSuite und klicken auf 'Read Setup' (3. Bild). Zwischen den Trenn- und Check-Buttons können Sie per Rechtsklick den ESC des Motors auswählen und in den Einstellungen die Motorrichtung ändern. Nachdem Sie etwas geändert haben, müssen Sie auf die Schaltfläche Setup schreiben klicken, um die vorgenommenen Änderungen zu speichern.

Überprüfen Sie die Spezifikationen Ihres Flugreglers, um alle Anschlüsse und Anschlüsse Ihres Flugreglers zu finden. Das vierte Bild zeigt die Anschlüsse des von mir verwendeten Hakrc mini f4 Flugreglers. Da ich weder Kamera noch GPS verwende, musste ich nur meinen Empfänger (FlySky IBUS) und ESC mit dem Flugregler verbinden.

Die letzten drei Bilder zeigen die Drohne komplett montiert von oben, unten und seitlich.

Schritt 3: Betaflug

Betaflight ist ein Programm, mit dem Sie Einstellungen ändern und die Firmware des Flugreglers aktualisieren können. Anstelle von Betaflight können Sie auch inav oder cleanflight verwenden.

In der Registerkarte Ports können Sie die Konfiguration für die Ports Ihrer Drohne festlegen. Am wichtigsten in dieser Registerkarte ist die Aktivierung von Serial Rx für Ihren Receiver. Gemäß den Hakrc f4 mini-Spezifikationen (siehe 4. Bild voriger Schritt) ist IBUS mit RX6 verbunden, was bedeutet, dass ich Serial Rx für UART6 aktivieren sollte.

Auf der Registerkarte Konfiguration können Sie die Konfiguration der Drohne ändern. Wichtige zu überprüfende Parameter sind:

• Die Mixerdatei (Anzahl der Motoren, Position der Motoren und Motorrichtungen)
• Empfänger (gewähltes Protokoll wie IBUS oder SBUS)
• Andere Funktionen (falls Sie Funktionen wie LED, Sonar z. B. hinzugefügt haben)
• ESC-/Motorfunktionen (wählen Sie das richtige ESC-Protokoll)
• GPS (aktivieren, wenn Sie GPS verwenden)

Auf der Registerkarte PID-Einstellungen können Sie grundsätzlich das Verhalten der Drohne auf einen Stick-Eingang ändern. Eine höhere proportionale Verstärkung führt zu einer aggressiveren Reaktion, die zu einem Überschwingen führen kann. Eine höhere integrale Verstärkung macht es stabiler und reduziert die Auswirkungen von Wind oder einem verschobenen Schwerpunkt, kann jedoch dazu führen, dass es langsam und träge reagiert. Die abgeleitete Verstärkung dämpft alle Bewegungen, reagiert jedoch empfindlich auf Gyroskopgeräusche und kann dazu führen, dass Motoren erhitzen und brennen.

Schritt 4: Verbessern

Glückwunsch zu deiner Drohne.

Jetzt können Sie damit beginnen, die PID-Einstellungen in Betaflight zu optimieren, damit es reibungsloser fliegt, Funktionen wie LEDs und GPS hinzufügen oder einige Änderungen am Rahmen vornehmen, um es noch besser zu machen.

Sie könnten auch versuchen, Ihre eigenen Rotoren zu entwerfen und zu drucken, aber das ist ziemlich schwierig.

Zusätzlich zu diesem Schritt finden Sie das endgültige Design meiner ersten Drohne (nach vielen Versuchen), das in SketchUp erstellt wurde. Es ist recht leicht (ca. 25 Gramm für nur den Rahmen) und passt bis zu 6 Propellern. Außerdem kann man das Fahrwerk einfach durch Aufschnappen einiger Zahnräder ausfahren und eine kleine Kamera darauf montieren (noch ein Work-In -Fortschritt).